Come calcolare l'intensità di un campo elettrico

Introduzione

Il campo elettrico, in fisica, è un campo che si genera in uno spazio tramite la presenza di una carica elettrica, oppure di un campo magnetico mutabile nel tempo. Il campo elettrico, insieme a quello magnetico, diventa un campo elettromagnetico. Quest'ultimo determina l'interazione elettromagnetica.

Individuato da Michael Faraday, il campo elettrico si espande alla velocità della luce esercitando una forza su ciascun oggetto che sia carico elettricamente.

Con le unità di misura internazionali il campo elettrico si misura in newton su coulomb (N/C), oppure si può usare la misura in volt su metro (V/m).

Il campo elettrico si può anche definire elettrostatico (conservativo), ma soltanto se si genera con la distribuzione stabile di carica spaziale. Il concetto di campo è molto vantaggioso nelle applicazioni ad interazioni a distanza, come quella gravitazionale o quella elettrostatica.

Si chiama campo elettrico il campo che è in associazione a forze di natura elettrica. Generandosi da una o più cariche elettriche, per la sua identificazione occorre una carica di prova. Individuando la forza agente su questa carica si rivela l'esistenza del campo.

Qui di seguito, vedremo come calcolare l'intensità di un campo elettrico.

Definire l'intensità di un campo elettrico

Prima calcolare l'intensità di un campo elettrico, chiariamo innanzitutto la sua definizione. Stabiliamo un sistema di cariche generatrici con una carica di prova positiva q. Considerando quest'ultima situata in un punto P dello spazio. Inoltre, determiniamo con F l'intensità della forza elettrica applicata dalle cariche generatrici alla carica di prova.

Si può dunque definire "intensità del campo elettrico" (creato dalle cariche generatrici nel punto P) la relazione fra l'intensità della forza e la carica di prova. Ovvero: E = F/q.

Calcolare l'intensità

Come precisato nel passo introduttivo, l'unità di misura dell'intensità del campo elettrico si esprime in N/C (newton/coulomb). Ecco quindi come procedere per calcolare l'intensità del campo elettrico. Definito e creato da una carica puntiforme Q = 0,001 C. Il tutto in un punto distante tre metri da Q. Con l'applicazione della legge di Coulomb, si avrà: F = K · (Q · q)/r². Tenendo presente che Q rappresenta la carica generatrice del campo, mentre q la carica di prova.

Scrivere la formula

A questo punto, si può scrivere la formula per calcolare l'intensità del campo elettrico. Eccola: E = F/q = K · (Q · q) / (q · r²) = K · Q /r². Si può rilevare così un dato importante. Infatti questa formula indica che l'intensità del campo elettrico non si origina da q bensì solamente dalla carica generatrice Q e dalla distanza r. Con l'introduzione nella formula dei dati numerici, si ricava: E = K · Q /r² = (8,99 · 10⁹) · (0,001)/9 = 0,000001 N/C. 

Consigli

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• Come calcolare il momento di dipolo elettrico
• Appunti di fisica: l'induzione elettrostatica
• Appunti di fisica sull'elettricità

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